# 5G 手机耗电大，它是怎样帮你偷偷省电的？ - 作者：陈文俊 - 发布时间：2020-03-18 12:10 - 分类：产品 - 原文：https://www.ifanr.com/1318191 ![](https://s3.ifanr.com/wp-content/uploads/2020/03/9-19-1.jpg) 最近我在做几款新手机的续航测试，发现这些手机虽然都是 5G 高性能手机，但它们的续航却能跟过去的 4G 手机几乎保持同一水准。 按道理说，手机在加入 5G 模块后，天线增多、吞吐能力更强，所消耗的电量理应比 4G 手机更大，但为何像 Galaxy S20 这种电池只有 4000mAh 的小身板 5G 手机，[也能有 4-5 小时的（重度）亮屏时长](https://www.ifanr.com/1317454)？ ![](https://s3.ifanr.com/wp-content/uploads/2020/03/WechatIMG75-1024x683.jpg) 如果我们再往前看，还能发现一个有趣的现象，过去几年里，旗舰手机的电池容量普遍都是在 3500-4500mAh 这个标准范围内。 而且即便手机性能在一直升级，手机每次的亮屏时长也依然还是在 5-6 个小时，如果电池更大那甚至还能达到 7 小时左右。 实际上，随着手机所承载的功能越来越多，在目前电池技术没有取得突破性进步的条件下，电池内的每 1% 电量，对于手机来说都是弥足珍贵的。 除非像 Galaxy S20 Ultra 用更大的机身容纳 5000mAh 的电池，但这样便损失了手机的便携性，也同时增加了手机重量。 ![](https://s3.ifanr.com/wp-content/uploads/2020/03/DSC00667-1.jpg) ▲ 华为 Mate 20 X（5G）拥有大机身，能容纳更大的电池和方便散热 既然不能改变电池技术，那就改变耗电技术。手机厂商在大力升级硬件的同时，其实也不忘考虑到手机续航，他们通过积少成多的方式，给手机运行腾出更多电量。 我在之前一篇[关于高刷新率屏幕的文章](https://www.ifanr.com/1317454)中，提到了 iPad Pro 采用的是一块 120Hz 屏幕，这块屏幕表现细腻、顺滑，但同时也比普通 60Hz 屏要增加消耗更多的电量。 而为了能延长 iPad 的续航时间，苹果[其实并没有让这块屏幕以 120Hz 全局运行](https://www.apple.com/pt/newsroom/2017/06/ipad-pro-10-5-and-12-9-inch-models-introduces-worlds-most-advanced-display-breakthrough-performance/)，而是通过 Promotion 这项技术让系统根据内容自动调节屏幕刷新率，进而控制屏幕的对电池消耗。 ![](https://s3.ifanr.com/wp-content/uploads/2020/03/UfIf.gif) 比如说，120Hz 是屏幕刷新率的最高值，当使用 Apple Pencil 书写、游戏这种需要高精度的操作时，系统会自动启用高刷新率；但如果像播放 30/60Hz 视频这种本身不需要 120Hz 的内容，系统就会自动切换到内容的最高速率。 至于像在电子书或者静态图片这种并不需要太高刷新率的场景，系统也会将刷新率降到最低，控制屏幕在静态显示下的电池消耗。 随着高刷新率屏在手机上出现，一些手机厂商也在手机系统内提供了类似于 Promotion 的「智能调配」刷新率的机制供用户使用，相比固定全局 120Hz 运行，这种智能调配机制能给手机省下约 5% 的电量。 ![](https://s3.ifanr.com/wp-content/uploads/2020/03/Screensho11-1024x441-1-1024x441.jpg) ▲ ColorOS 系统设置页 当然，虽然有些手机没有单独提供智能切换选项，但他们也会根据场景来自动调节刷新率。比如一加、黑鲨手机，尽管只提供 60/90Hz 的选项，但在 90Hz 下也会动态调节刷新率，工作原理其实也和 Promotion 相似。 ![](https://s3.ifanr.com/wp-content/uploads/2020/03/12-2.png) ▲ 一加手机氢 OS 系统设置页 近些年手机屏幕从 LCD 大量变为 OLED，这一方面是因为 OLED 更容易被厂商「捏造」出不同形态，另一方面是 OLED 相对要比 LCD 省电一些，但实际上 OLED 在硬件层面上给手机带来的节能还是比较有限，所以厂商也在利用 OLED 的一些特性来减少屏幕的消耗。 ![](https://s3.ifanr.com/wp-content/uploads/2020/03/dar.gif) 这里比较知名的莫过于如今各大厂商标配的「夜间模式」，这个能让 OLED 屏幕大量减少发光像素点的功能，无疑能让手机屏幕的消耗降到最低。 [在前几天一篇关于黑暗模式的文章中](https://www.ifanr.com/1317029)，我们曾探讨过无论是 Google 还是苹果，这些厂商都在利用 OLED 屏幕来延长手机续航，[而在 PhoneBuff 的测试里](https://www.youtube.com/watch?v=qbxdHpD5jWw)，夜间模式甚至能给 iPhone XS 多出 30% 的电量，这对于续航本身就一般的 iPhone XS 来说，可以说是非常明显的续航提升了。 除了从屏幕这个「耗电大户」入手以外，手机的其他关键零件也在给续航时间腾出更多电量。 想必大家都有留意到，每逢像 SoC、新手机这些产品发布时，厂商除了展示出新品在性能上比旧品强多少以外，也不忘花时间去介绍「功耗降低 XX%」这个关键信息。 ![](https://s3.ifanr.com/wp-content/uploads/2020/03/IMG_20191204_092909-1200x675-1024x576.jpg) ▲ 图片来自：Android Authority 这对手机续航有什么帮助？ 实际上随着 SoC 的 CPU 架构、制程工艺、调度设计的变化，当前 SoC 的功耗已经比过去递减下降，而性能效率也随新处理器的加入和工艺递增上升。 用简单的语言来说，现在花同样的力气，办的事比以前更多了。 在 Anandtech 对骁龙 865 几款一线处理器的[对比测试](https://www.anandtech.com/show/15207/the-snapdragon-865-performance-preview-setting-the-stage-for-flagship-android-2020)中，我们能看到骁龙 865 的能量消耗在和骁龙 855 是非常接近，但前者比后者的性能却有 20% 的提升，这侧面证明高通介绍骁龙 865 时对比骁龙 855 有能效提升的说法。 ![](https://s3.ifanr.com/wp-content/uploads/2020/03/v2-bcd5261b2cb137e5fe9f31c8c818b1af_r-736x1024.jpg) ▲ 图片来自：Anandtech 但 Anandtech 第一次所测试的只是骁龙 865 工程机的数据，而不能代表量产骁龙 865 表现，更具参考意义的[是之后对 Galaxy S20 Ultra 的测试](https://www.anandtech.com/show/15609/samsung-galaxy-s20-ultra-snapdragon-865-quick-performance-preview)。 在这次测试中，这枚骁龙 865 的功耗不但比骁龙 855 低，甚至还比之前在工程机上的测试成绩更低，这要归功于高通和三星对量产版 SoC 的能效优化。 当然，台积电的 7nm、A77 这些技术也应享有给手机省电的功劳。 ![](https://s3.ifanr.com/wp-content/uploads/2020/03/21-2-1024x755.jpg) ▲ 工程机测试成绩（左）/S20 Ultra 测试成绩（右）. 图片来自：Anandtech 不过需要备注的是，Anandtech 的这个排名只是基于测试得出的「平均功耗」参考数据，要得出 SoC 的总功耗还应该结合使用时间和其他综合因素。 但能看到骁龙 865 的功耗比过去更低，其实我们也能了解到新处理器在「节能」这方面有着更出色的表现。 ![](https://s3.ifanr.com/wp-content/uploads/2020/03/HW-Kirin-04.jpg) ▲ 麒麟 990 的多核 NPU 组合 而对于近年厂商加入的 AI 系统，手机厂商则是用「专核专功」的方式去减轻 CPU 的负担，比如说麒麟 990 里面的 NPU 就是用类似于 big.LITTLE 的「大核＋微核」去节省 AI 所需用电。 像人脸解锁这些小任务用的是微核，而像拍照渲染则是用大核工作。 ![](https://s3.ifanr.com/wp-content/uploads/2020/03/160256inw93lxrkrv9qfha.gif) ▲ 华为 AI 相机渲染 然而，通过 SoC 节省出来的去补充 5G 所消耗的电量也只是杯水车薪，手机厂商还需要从其他方面「挤」出宝贵的电量。 同样是花小力气办大事的还有 LPDDR 5 和 UFS 3.1 两个新标准，表面上看，两个新标准只是循例提升了内存和存储芯片的带宽和速率。 可实际上，这两个新标准都分别增加了节能方面的特性。 ![](https://s3.ifanr.com/wp-content/uploads/2020/03/IQOO-3-14-1024x576.jpg) 有人说 LPDDR5 和 UFS 3.1 都是为 AI 和 5G 准备的东西，我认为这其实是一句双关语，两个标准除了在速度上满足 AI 和 5G 需求外，它们也在提升性能的同时也节省了更多电量。 [按照三星在公布 LPDDR5 时的实验室数据](https://weibo.com/2533448835/IwRm9t9GU?from=page_1006062533448835_profile&wvr=6&mod=weibotime)，LPDDR5 内存在功耗上要比 LPDDR4X 节省 20%。虽然这 20% 几乎可以被忽略不计，但我们并不能将它切开来看，需要和其他环节综合起来。 ![](https://s3.ifanr.com/wp-content/uploads/2020/03/97015c83ly1gcfp41gp85j216f0u07is-1024x724.jpg) ▲ 图片来自：中国三星 能让 LPDDR5 更省电的原因主要是这次新增的 Data-Copy（将单个针脚数据复制到其他针脚）和 Write-X（减少数据在 SoC 与内存之间传输时的耗电）两项减少数据来回传输耗能的技术。 用小学都能理解的话来说，就是「数据少来回跑，少折腾，少消耗。」 但是，内存所省下来的电量并不会完全转化到手机里，而是像 SoC 以同样的力气做更多的事。所以三星的 LPDDR5 内存的工作电压依然还是保持和 LPDDR4X 一致的 1.1V（Vddq/Vdd2），运行功耗没有变化，但它的传输速度却比 LPDDR4X 快 1.3 倍，而且容量也增大了。 ![](https://s3.ifanr.com/wp-content/uploads/2020/03/Samsung-AOD-1024x536.jpg) ▲ 图片来自：PC-Tablet 尽管 UFS 3.1 在性能上和加了 TurboWrite 的 UFS 3.0 不相伯仲，但新增加的 Deep Sleep 成了这个 0.1 的升级被 5G 手机选择的理由之一。 之所以叫做 Deep Sleep，是因为这个功能只会在手机闲置状态下才会触发，芯片会根据当前环境进入低功耗模式，继而节省像用户晚上睡觉时手机所消耗的待机电量。 不过 Deep Sleep 注定是一项用户感知不强的节能技术，毕竟在每次睡醒启用手机时你也不会关注到手机节省下来那 2-3% 的电量。 ![](https://s3.ifanr.com/wp-content/uploads/2020/03/android-p-beta-adaptive-battery_0.jpg) ▲ 图片来自：AndroidCentral 除了在硬件方面下手以外，Google 也曾经在 Android P 系统中[尝试加入 Deepmind 的 AI 优化系统](https://smart.huanqiu.com/article/9CaKrnKcHGG)，通过软件层面上的机器学习能力和 Adaptive Battery 调配软件资源，延长电池续航时间。 而苹果则是通过调频、关闭部分后台功能的[低电量模式](https://support.apple.com/zh-cn/HT205234)来延长手机续航时间，虽然牺牲了一些诸如「嘿，Siri」等苹果特色功能，但换来更长的续航时间，能给人带来和世界不失联的安全感。 更有一种方法则是直接让系统根据场景自动调节网络策略，[ColorOS 的做法](https://weibo.com/ttarticle/p/show?id=2309404481622891167802)是在系统中加入 Smart 5G 依据手机温度、电量、当前网络环境自动切换 WiFi、4G/5G 网络，它的原理有点像屏幕刷新率自切换，按照 ColorOS 方面的说法，这项技术能给手机提升 30% 的续航时间。 ![](https://s3.ifanr.com/wp-content/uploads/2020/03/211-1024x652.png) 所以即便 5G 手机的消耗比 4G 手机大，随着更先进的硬件和软件优化技术出现，5G 手机的续航问题已经从这些细节中被逐步解决。 其实自 5G 手机在国内开始普及起，我至今一直认为，手机性能、功能和续航都应该是以三驾马车同步并进，手机硬件、软件除了朝向更快、更多功能两方面发展，同时也要在电池容量的限制条件下，用更多节省耗能的方式，支持手机在未来的 5G 环境中实现更多新功能。 当然，今天的 5G 手机和我们见面还不到一年，许多节能优化的方法还有待我们继续摸索，比如改变 5G 基带的装配方式、减少多天线工作的消耗、使用更省电的屏幕…… 不过说到底，我还是希望在不久的将来有更好的电池技术出现，毕竟续航的根本，还是在于电池的性能上。